JP6522900B2 - Nonionic water based urethane resin composition and paint containing the same - Google Patents
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Description
本発明は、ノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物に関し、特に、酸性条件下における保存安定性が良好であり、塗膜としたときの柔軟性に優れたノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物、及び該樹脂組成物を含有する塗料に関する。 The present invention relates to a nonionic water-based polyurethane resin composition, and in particular, a nonionic water-based polyurethane resin composition having good storage stability under acidic conditions and excellent flexibility when used as a coating, and the resin composition A paint containing a substance.
水系ポリウレタン樹脂組成物は、塗料、接着剤、繊維集束剤、合成皮革、基材への含浸剤、バッキング材、などの種々の用途に使用することができるが、特に、特殊衣料、自動車、航空機、バス、鉄道車両等の輸送車両の内装、家具(椅子、ソファ、カーテン、箪笥等)、建材(住宅の他、ホテル、映画館、公民館等の公共施設用建材)、及び電子回路基板材料等に使用する場合には、高い難燃性が要求されている。 The water-based polyurethane resin composition can be used in various applications such as paints, adhesives, fiber sizing agents, synthetic leather, impregnating agents for substrates, backing materials, etc., but in particular, special clothing, automobiles, aircraft , Interiors of transportation vehicles such as buses and railway vehicles, furniture (chair, sofa, curtain, rattan etc.), building materials (in addition to housing, building materials for public facilities such as hotels, cinemas, public halls etc.), electronic circuit board materials etc. In the case of using it, high flame retardancy is required.
従来、難燃剤としてはハロゲン系の難燃剤が用いられていた(例えば特許文献1)が、近年においては、環境汚染防止の観点から非ハロゲン系の難燃剤が要望されており、リン系化合物からなる難燃剤が使用されるようになってきた(例えば、特許文献2及び3)。しかしながら、リン系化合物はハロゲン系化合物に比較すると難燃性が低いために、リン系化合物を難燃剤として使用する場合には、通常、樹脂の使用量と難燃剤の使用量をほぼ等しくするか、或いは難燃剤の使用量の方を多くしていた。しかしながら、難燃剤は一般的に染料のブリードアウトを誘発する傾向があるので、難燃剤を多量に用いると染色堅牢度が低下しやすくなるという欠点があった。 Conventionally, halogen-based flame retardants have been used as flame retardants (for example, Patent Document 1), but in recent years non-halogenated flame retardants have been desired from the viewpoint of preventing environmental pollution, and phosphorus-based compounds Flame retardants have come to be used (for example, Patent Documents 2 and 3). However, since phosphorus compounds have lower flame retardance compared to halogen compounds, when using phosphorus compounds as a flame retardant, usually, the amount of resin used is almost equal to the amount of flame retardant used? Or, the amount of flame retardant used was increased. However, since the flame retardant generally tends to induce bleed out of the dye, there has been a drawback that the use of a large amount of the flame retardant tends to lower the color fastness.
上記の欠点は、特殊なウレタンプレポリマーと特殊なリン系化合物を用いたポリウレタン樹脂水分散液(特許文献4)によって改善されたが、この場合には、酸性条件下での貯蔵安定性及び塗膜の柔軟性が不十分であるという欠点があった。
そこで本発明者らは、上記の欠点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物に特定のリン酸エステル化合物を含有させた場合には良好な結果を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
The above disadvantages were ameliorated by polyurethane resin water dispersion (Patent Document 4) using a special urethane prepolymer and a special phosphorus compound, but in this case, the storage stability and coating under acidic conditions There is a disadvantage that the flexibility of the membrane is insufficient.
Then, as a result of repeating earnest research in order to solve the above-mentioned fault, the present inventors can obtain a good result, when a specific phosphoric acid ester compound is made to contain in nonionic water-based polyurethane resin composition. We found out what we can do and completed the present invention.
したがって本発明の第1の目的は、難燃剤としてのリン系化合物の使用量が少ないにもかかわらず難燃性に優れると共に、酸性条件下における貯蔵安定性が良好である上、塗膜としたときの柔軟性に優れる水系ポリウレタン樹脂組成物を提供することにある。
本発明の第2の目的は、環境適合性、難燃性、及び酸性条件下における貯蔵安定性に優れる上、塗膜としたときの柔軟性に優れた塗料を提供することにある。
Therefore, the first object of the present invention is to provide a coating film which is excellent in flame retardancy despite the use of a small amount of phosphorus compound as a flame retardant and has good storage stability under acidic conditions. It is providing the water-based polyurethane resin composition which is excellent in the flexibility of the time.
A second object of the present invention is to provide a paint which is excellent in environmental compatibility, flame retardancy, storage stability under acidic conditions, and excellent in flexibility when used as a coating.
即ち本発明は、ノニオン性基を有するイソシアネート基含有ウレタンプレポリマー、及び、下記平均組成式(I)で表されるリン系化合物の中から選択される少なくとも一種の化合物を含有してなることを特徴とするノニオン性水系ウレタン樹脂組成物、及び該組成物を含有してなる塗料である。 That is, the present invention comprises an isocyanate group-containing urethane prepolymer having a nonionic group , and at least one compound selected from phosphorus compounds represented by the following average composition formula (I): A nonionic water-based urethane resin composition, and a paint comprising the composition.
平均組成式(I):
但し、上式中の、nは2.6〜10の数、mは0又は1を表し、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はフェニル基を表し、Aは単結合、−C(CH3)2−、−SO2−、−S−又は−O−を表す。
本発明における前記ノニオン性基を有するイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーはポリエチレンオキサイド鎖を有することが好ましく、特に、高分子ポリオール及びポリオキシエチレン基を含有するジオールと、有機ポリイソシアネートとを反応させて得られたイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーであることが好ましく、予め、ジイソシアネートのヌレート体における一部のイソシアネート基とメトキシポリエチレングリコールとを反応させて得られたポリイソシアネート、及び、高分子ポリオールとを反応させて得られた、イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーであることが最も好ましい。
また、本発明のノニオン性水系ウレタン樹脂組成物は、更に、鎖延長剤及び水を含有することが好ましい。
Average composition formula (I):
However, in the above formula, n is a number of 2.6 to 10, m is 0 or 1, R is each independently a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group, A is a single bond, -C (CH 3 2 ) It represents 2- , -SO 2- , -S- or -O-.
The isocyanate group-containing urethane prepolymer having a nonionic group in the present invention preferably has a polyethylene oxide chain, and in particular, it is obtained by reacting a polymer polyol and a diol containing a polyoxyethylene group with an organic polyisocyanate. The preferred isocyanate group-containing urethane prepolymer is a polyisocyanate obtained by reacting a part of the isocyanate groups in the nurate body of diisocyanate with methoxypolyethylene glycol, and a polymer polyol. Most preferably, it is an isocyanate group-containing urethane prepolymer obtained by
The nonionic aqueous urethane resin composition of the present invention preferably further contains a chain extender and water.
本発明のノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物は、酸性条件下での貯蔵安定性、及び塗膜の柔軟性に優れるので、特殊衣料用、自動車、航空機、バス、鉄道車両等の輸送車両の内装用、家具用(椅子、ソファ、カーテン、タンスなど)、住宅の他、ホテル、映画館、公民館等の公共施設に使用する建材用、或いは塗料用としてのみならず、電子回路基板材料などの用途にも好適である。 Since the nonionic water-based polyurethane resin composition of the present invention is excellent in storage stability under acidic conditions and flexibility of a coating film, it is for use in special clothing, for interiors of transportation vehicles such as automobiles, aircraft, buses and railway vehicles. , For furniture (chair, sofa, curtain, closet, etc.), other than housing, for building materials used in public facilities such as hotels, cinemas, public halls, etc., or for paints as well as electronic circuit board materials etc. Is also suitable.
以下、本発明のノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物について詳細に説明するが、本願発明はこれらの記載に限定されるものではなく、本明細書に基づいて当業者が設計変更することによって容易に得られる発明もまた、本発明に包含されることは当然である。
なお、本発明の塗料は、本発明のノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物に、必要に応じて、適宜、公知の染・顔料や消泡剤、溶剤等、通常塗料に使用する種々の添加剤を用いて、容易に調製することができる。
The nonionic water-based polyurethane resin composition of the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited to these descriptions, and can be easily obtained by those skilled in the art based on the specification. It is natural that the present invention is also included in the present invention.
In the paint of the present invention, various additives usually used in paints, such as known dyes / pigments, antifoaming agents, solvents, etc. are appropriately added to the nonionic water-based polyurethane resin composition of the present invention, as necessary. It can be easily prepared.
本発明で使用するノニオン性基を有するイソシアネート基含有ウレタンプレポリマーは、高分子ポリオールと有機ポリイソシアネートから得られる、ノニオン性基を有するイソシアネート基末端プレポリマーであり、特にポリエチレンオキサイド鎖を有することが好ましい。 The isocyanate group-containing urethane prepolymer having a nonionic group used in the present invention is an isocyanate group-terminated prepolymer having a nonionic group, obtained from a high molecular weight polyol and an organic polyisocyanate, and in particular having a polyethylene oxide chain preferable.
上記ノニオン性基を導入する方法は公知の方法の中から適宜選択することができるが、例えば、高分子ポリオールの一部を、ポリオキシエチレン基を含有するジオールに置き換えて製造する方法、或いは、ジイソシアネートのヌレート体における一部のイソシアネート基とメトキシポリエチレングリコールとを予め反応させておき、次いで高分子ポリオールと反応させる方法があげられる。 The method of introducing the nonionic group can be appropriately selected from known methods, and for example, a method of manufacturing by replacing a part of the high molecular weight polyol with a diol containing a polyoxyethylene group, or There is a method in which a part of the isocyanate groups in the nurate body of diisocyanate and the methoxypolyethylene glycol are reacted in advance and then reacted with the high molecular weight polyol.
本発明において使用することのできる高分子ポリオールは公知のものの中から適宜選択することができるが、好ましい高分子ポリオールとしては、例えば、ポリエステル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、及びダイマージオールを挙げることができる。 The high molecular weight polyol which can be used in the present invention can be appropriately selected from those known in the art. Preferred high molecular weight polyols include, for example, polyester type polyols, polycarbonate type polyols, polyether type polyols, and dimer diols Can be mentioned.
本発明において使用するのに好ましいポリエステル系ポリオールの具体例としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、分子量300〜1000のポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールS、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン及びこれらのアルキレンオキシド付加体等のジオール成分と、ダイマー酸、琥珀酸、アジピン酸、アゼライン酸、セパシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、1,2−ビスフェノキシエタン−p,p’−ジカルボン酸、ジカルボン酸の無水物並びにエステル形成性誘導体等のジカルボン酸成分との脱水縮合反応によって得られるポリエステル系ポリオール;ε−カプロラクトン等の環状エステル化合物の開環重合反応により得られるポリエステル系ポリオール;及びこれらを共重合したポリエステル系ポリオール等が挙げられる。具体的には、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンイソフタレートアジペートジオール、3−メチル−1,5−ペンタンイソフタレートジオール、3−メチル−1,5−ペンタンテレフタレートジオール、1,6−ヘキサンジオールとダイマー酸の重縮合物等が挙げられる。 Specific examples of polyester-based polyols preferred for use in the present invention include, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl- 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol having a molecular weight of 300 to 1000, dipropylene glycol, tripropylene glycol, bishydroxyethoxybenzene, 1 Diol components such as 2,4-cyclohexanedimethanol, bisphenol A, bisphenol S, hydrogenated bisphenol A, hydroquinone and adducts of these alkylene oxides, etc. Acid, oxalic acid, adipic acid, azelaic acid, cepacic acid, dodecanedicarboxylic acid, maleic anhydride, fumaric acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid 2,5-Naphthalenedicarboxylic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, naphthalic acid, biphenyldicarboxylic acid, 1,2-bisphenoxyethane-p, p'-dicarboxylic acid, anhydrides of dicarboxylic acid and ester-forming derivatives Polyester-based polyols obtained by dehydration condensation reaction with dicarboxylic acid components such as: polyester-based polyols obtained by ring-opening polymerization reaction of cyclic ester compounds such as ε-caprolactone; and polyester-based polyols obtained by copolymerizing these . Specifically, polyethylene adipate diol, polybutylene adipate diol, polyhexamethylene isophthalate adipate diol, 3-methyl-1,5-pentane isophthalate diol, 3-methyl-1,5-pentane terephthalate diol, 1,6 -Polycondensate of hexanediol and dimer acid, etc. may be mentioned.
また、本発明で使用するのに好ましいポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等のグリコールと、ジフェニルカーボネート、ホスゲン等との反応によって得られるポリカーボネート系ポリオールを挙げることができる。具体的には、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、3−メチルー1,5−ペンタンジオールカーボネートジオール等を挙げることができる。 Further, as a polycarbonate-based polyol preferable for use in the present invention, for example, polycarbonate obtained by the reaction of glycol such as 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol and the like with diphenyl carbonate, phosgene and the like Mention may be made of system polyols. Specifically, polyhexamethylene carbonate diol, 3-methyl-1,5-pentanediol carbonate diol and the like can be mentioned.
本発明において好適なポリエーテル系ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、しょ糖、ビスフェノールA、ビスフェノールS、水素添加ビスフェノールA、アコニット酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、燐酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリイソプロパノールアミン、ピロガロール、ジヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフタール酸、1,2,3−プロパントリチオール等の活性水素を少なくとも2個有する化合物に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロロヒドリン、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレン等のモノマーの1種又は2種以上を常法により付加重合させた単独重合体、ブロック共重合体及びランダム共重体等のポリエーテル系ポリオールが挙げられる。具体的には、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等の単独重合体、ブロック共重合体、及びランダム共重合体等が挙げられる。 As a polyether type polyol suitable in the present invention, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol 1,6-Hexanediol, neopentyl glycol, glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane, sorbitol, sucrose, bisphenol A, bisphenol S, hydrogenated bisphenol A, aconitic acid, trimellitic acid, hemimellitic acid, phosphoric acid, Low active hydrogen such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triisopropanolamine, pyrogallol, dihydroxybenzoic acid, hydroxyphthalic acid, 1,2,3-propanetrithiol A homopolymer obtained by addition polymerizing one or two or more of monomers such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, styrene oxide, epichlorohydrin, tetrahydrofuran, cyclohexylene and the like to a compound having at least two in a usual manner And polyether-based polyols such as block copolymers and random copolymers. Specifically, homopolymers such as polytetramethylene glycol, polypropylene glycol and polyethylene glycol, block copolymers, random copolymers and the like can be mentioned.
また、本発明において好適なダイマージオールとしては、重合脂肪酸を還元して得られるジオールを主成分とするものが挙げられる。このような重合脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸等の炭素数18の不飽和脂肪酸、乾性油脂肪酸、半乾性油脂肪酸、これらの脂肪酸の低級モノアルコールエステル等を、触媒の存在下又は不存在下に、ディールスアルダー型の、二分子重合反応させたものを挙げることができる。種々のタイプの重合脂肪酸が市販されているが、代表的なものとしては、炭素数18のモノカルボン酸が0〜5質量%、炭素数36のダイマー酸が70〜98質量%、及び炭素数54のトリマー酸が0〜30質量%からなるものがある。 Moreover, as a suitable dimer diol in this invention, what has the diol obtained by reduce | restoring polymeric fatty acid as a main component is mentioned. As such polymerized fatty acids, unsaturated fatty acids having 18 carbon atoms such as oleic acid and linoleic acid, drying oil fatty acids, semi-drying oil fatty acids, lower monoalcohol esters of these fatty acids, etc. in the presence or absence of a catalyst Below, Diels-Alder type which has been subjected to a bimolecular polymerization reaction can be mentioned. Although various types of polymerized fatty acids are commercially available, representative ones are 0 to 5% by mass of a C 18 monocarboxylic acid, 70 to 98% by mass of a C 36 dimer acid, and carbon number There are some which consist of 0-30 mass% of 54 trimer acids.
また本発明においては、前記高分子ポリオールとして、ポリエーテル系とポリエステル系とを組み合わせたポリエーテル・エステル系を用いることも可能である。 In the present invention, it is also possible to use, as the high molecular weight polyol, a polyether / ester system in which a polyether system and a polyester system are combined.
これらの高分子ポリオールは、単独で用いることも、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもできるが、平均分子量は500〜4000であることが好ましい。 These high molecular weight polyols may be used alone or in combination of two or more, but the average molecular weight is preferably 500 to 4,000.
前記有機ポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジクロロ−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、テトラメチレンキシリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート等を挙げることができる。これら有機ポリイソシアネートのうち、脂肪族ジイソシアネート又は脂環式ジイソシアネートを用いた場合には、得られるポリウレタン樹脂がより無黄変性となる傾向があるので好ましい。本発明においては、特に、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートが好適である。これらの有機ポリイソシアネートは、単独で用いることも、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもできる。 Examples of the organic polyisocyanate include aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, and trimethylhexamethylene diisocyanate; isophorone diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, 4,4'-dicyclohexyl Alicyclic diisocyanates such as methane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, norbornane diisocyanate, lysine diisocyanate, etc .; m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2 , 6-Tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-diphene Lumethane diisocyanate, 3,3'-dimethyl-4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-biphenylene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, tolidine diisocyanate, tetramethylene xylylene diisocyanate, Aromatic diisocyanates such as xylylene diisocyanate can be mentioned. Among these organic polyisocyanates, when an aliphatic diisocyanate or an alicyclic diisocyanate is used, the resulting polyurethane resin is more likely to be non-yellowing, which is preferable. In the present invention, isophorone diisocyanate and dicyclohexylmethane diisocyanate are particularly preferable. These organic polyisocyanates can be used alone or in combination of two or more.
前記鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の、低分子量多価アルコール等が挙げることができる。これらの鎖伸長剤は、単独で用いることも、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもできる。 Examples of the chain extender include low molecular weight polyvalent compounds such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, pentaerythritol, and sorbitol. Alcohol etc. can be mentioned. These chain extenders can be used alone or in combination of two or more.
本発明に使用されるリン系化合物としては、例えば、下記に例示した化合物があげられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples of the phosphorus-based compound used in the present invention include the compounds exemplified below, but the present invention is not limited thereto.
本発明においては、本発明の樹脂組成物中に上記リン系化合物を2.0〜15質量%含有することが好ましく、特に5.0〜10.0質量%含有することが好ましい。また、ノニオン性基を有するウレタン樹脂ポリマー中には、ポリエチレンオキシド鎖が、20〜60質量%含有されることが好ましく、特に35〜45質量%含有されることが好ましい。
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらよって何ら限定されるものではない。
In the present invention, it is preferable that the upper Symbol phosphorus compound having 2.0 to 15 wt% containing the resin composition of the present invention preferably has in particular 5.0 to 10.0 wt% free. In the urethane resin polymer having a nonionic group, 20 to 60% by mass of a polyethylene oxide chain is preferably contained, and particularly preferably 35 to 45% by mass is contained.
EXAMPLES The present invention will next be described in more detail by way of examples, which should not be construed as limiting the invention thereto.
1Lの三ツ口フラスコに、1,6−ポリカーボネートジオール(平均分子量2000)を96g、ポリオキシエチレン基を含有するジオール(パーストープ社製、製品名Ymer−N120、水酸基価113)を128g、イソホロンジイソシアネートを58g、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(旭化成ケミカルズ社製、製品名デュラネートTLA−100)を7g、溶剤としてN−エチル−2−ピロリドンを49g入れて、均一に混合した。100℃で4時間反応させ、イソシアネート基の含有量が2.5質量%のウレタンプレポリマー溶液を得た。得られたウレタンプレポリマー溶液を60℃まで冷却し、リン系化合物(5)を422g加え、温度を60℃に保ちながら均一になるまで混合した。
次いで、予め用意してある空の容器に500g移し、撹拌を行いながら徐々に40℃の水を添加して混合した後、室温まで冷却した。更に、鎖伸長剤として2.1gのエチレンジアミンを、水と一緒に添加し、IRによる測定でイソシアネート基が消失するまで25℃で混合し、不揮発分30質量%、粘度200mPa・s/25℃、pH=6、不揮発分中のリン含有量が5質量%の、ノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物を得た。
In a 1-L three-necked flask, 96 g of 1,6-polycarbonate diol (average molecular weight 2000), 128 g of a diol containing polyoxyethylene group (manufactured by Perstorp, product name Ymer-N120, hydroxyl value 113), 58 g of isophorone diisocyanate 7 g of an isocyanurate form of 1,6-hexamethylene diisocyanate (product name: Duranate TLA-100, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation) and 49 g of N-ethyl-2-pyrrolidone as a solvent were uniformly mixed. The mixture was reacted at 100 ° C. for 4 hours to obtain a urethane prepolymer solution having an isocyanate group content of 2.5% by mass. The resulting urethane prepolymer solution was cooled to 60 ° C., 422 g of phosphorus-based compound (5) was added, and mixing was performed while maintaining the temperature at 60 ° C. until uniform.
Next, 500 g of the solution was transferred to an empty container prepared in advance, and while stirring, water at 40 ° C. was gradually added and mixed, and then cooled to room temperature. Furthermore, 2.1 g of ethylene diamine as a chain extender is added together with water and mixed at 25 ° C. until disappearance of the isocyanate group as measured by IR, nonvolatile content 30 mass%, viscosity 200 mPa · s / 25 ° C. pH = 6, the phosphorus content in the non-volatile content of 5 mass%, to obtain a nonionic water-based polyurethane resin composition.
1Lの三ツ口フラスコに、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(旭化成ケミカルズ社製、製品名デュラネートTLA−100)を27g、メトキシPEGを50g、溶剤としてN−エチル−2−ピロリドンを49g入れて均一混合し、100℃で4時間反応させて、イソシアネート基の含有量が8質量%の反応溶液を得た。得られた反応溶液を冷却し、1.6−ポリカーボネートジオール(平均分子量2000)を96g加えて混合し、100℃で4時間反応させ、イソシアネート基の含有量が1.5質量%のウレタンプレポリマー溶液を得た。次に、得られたウレタンプレポリマー溶液を60℃まで冷却し、リン系化合物(5)を375g添加し、温度を60℃に保ちながら均一になるまで混合した。
次いで、予め用意してある空の容器に500g移し、撹拌を行いながら徐々に40℃の温水を添加し混合した後、室温まで冷却を行った。更に、鎖伸長剤として1.4gのエチレンジアミンを、水と一緒に仕込み、IRによる測定でイソシアネート基が消失するまで25℃で混合し、不揮発分30質量%、粘度200mPa・s/25℃、pH=6、不揮発分中のリン含有量が5質量%の、ノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物を得た。
In a 1-liter three-necked flask, 27 g of isocyanurate of 1,6-hexamethylene diisocyanate (Dalanate TLA-100 manufactured by Asahi Kasei Chemicals, product name Duranate TLA-100), 50 g of methoxy PEG, and 49 g of N-ethyl-2-pyrrolidone as a solvent The reaction mixture was homogeneously mixed and reacted at 100 ° C. for 4 hours to obtain a reaction solution having an isocyanate group content of 8% by mass. The resulting reaction solution is cooled, 96 g of a 1.6-polycarbonate diol (average molecular weight 2000) is added and mixed, reacted at 100 ° C. for 4 hours, and a urethane prepolymer having an isocyanate group content of 1.5% by mass. A solution was obtained. Next, the obtained urethane prepolymer solution was cooled to 60 ° C., 375 g of phosphorus compound (5) was added, and the mixture was mixed until the temperature was kept at 60 ° C. until uniform.
Subsequently, 500 g was transferred to an empty container prepared in advance, and while stirring, warm water at 40 ° C. was gradually added and mixed, and then cooling was performed to room temperature. Furthermore, 1.4 g of ethylenediamine as a chain extender is added together with water and mixed at 25 ° C. until disappearance of the isocyanate group as measured by IR, nonvolatile content 30 mass%, viscosity 200 mPa · s / 25 ° C., pH = 6, the phosphorus content in the non-volatile content of 5 mass%, to obtain a nonionic water-based polyurethane resin composition.
(比較例1)
1Lの三ツ口フラスコに、3−メチル−1,5−ペンタンテレフタレートジオール(平均分子量2000)101.3g、ジメチロールブタン酸6.0g、1,4−ブタンジオール1.3g、ジブチルチンジラウレート0.005g、及びイソホロンジイソシアネート31.3g、及び溶剤としてメチルエチルケトン60.0gを入れて、均一に混合した。80℃で180分間反応させ、イソシアネート基の含有量が2.1%のウレタンプレポリマー溶液を得た。得られたウレタンプレポリマー溶液を60℃まで冷却した後、リン系化合物(5)210gを添加して均一に混合した後、トリエチルアミン4.1gを加えて中和した。次いで、得られた溶液を40℃程度の温水359gの入った別容器に徐々に添加し、ディスパー羽根を用いて乳化分散させた。分散液を冷却した後、鎖伸長剤として、イソホロンジアミンの30質量%水溶液20.0gを添加し、90分間反応させた。次いで、得られたポリウレタン樹脂分散液を減圧下に50℃で脱溶剤することにより、不揮発分33質量%、粘度200mPa・s/25℃、pH=8、不揮発分中のリン含有量0.8質量%の、アニオン型水系ポリウレタン樹脂組成物を得た。
(Comparative example 1)
In a 1-liter three-necked flask, 101.3 g of 3-methyl-1,5-pentane terephthalate diol (average molecular weight 2000), 6.0 g of dimethylolbutanoic acid, 1.3 g of 1,4-butanediol, 0.005 g of dibutyltin dilaurate And 31.3 g of isophorone diisocyanate and 60.0 g of methyl ethyl ketone as a solvent were uniformly mixed. The reaction was carried out at 80 ° C. for 180 minutes to obtain a urethane prepolymer solution having an isocyanate group content of 2.1%. The resulting urethane prepolymer solution was cooled to 60 ° C. and phosphorus compound (5) were uniformly mixed was added to 210g, were neutralized by addition of triethylamine 4.1 g. Next, the obtained solution was gradually added to another container containing 359 g of warm water at about 40 ° C., and was emulsified and dispersed using a disper blade. After the dispersion was cooled, 20.0 g of a 30% by mass aqueous solution of isophorone diamine was added as a chain extender and allowed to react for 90 minutes. Next, the obtained polyurethane resin dispersion is subjected to solvent removal at 50 ° C. under reduced pressure, so that 33 mass% of nonvolatile matter, viscosity 200 mPa · s / 25 ° C., pH = 8, phosphorus content 0.8 in nonvolatile matter An anionic water-based polyurethane resin composition was obtained in mass%.
(比較例2)
リン系化合物(5)を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、不揮発分が30質量%のノニオン性水系樹脂組成物を得た。
(Comparative example 2)
Except for not using the phosphorus compound (5), in the same manner as in Example 1, nonvolatile content was obtained nonionic aqueous resin composition of 30 wt%.
(比較例3)
ポリオキシエチレン基を含有するジオールの代わりに、ジメチロールブタン酸を用いたこと以外は実施例1と同様にして、不揮発分が30質量%のアニオン型水系樹脂組成物を得た。
(Comparative example 3)
An anionic aqueous resin composition having a nonvolatile content of 30% by mass was obtained in the same manner as in Example 1 except that dimethylolbutanoic acid was used instead of the diol containing a polyoxyethylene group.
<試験例>
上記実施例及び比較例によって得られた樹脂組成物を使用して、難燃性及び安定性の評価を行った。評価方法は下記に示した通りである。
<Test example>
The flame retardance and stability were evaluated using the resin composition obtained by the said Example and comparative example. The evaluation method is as shown below.
<難燃性>
市販のフエルトに、上記実施例及び比較例で得られたポリウレタン樹脂水分散液をポリウレタン樹脂が15質量%含まれるように希釈した処理液を用い、絞り率60%でパディング処理した後、140℃で3分間乾燥し、樹脂加工布を得た。得られた樹脂加工布について、JIS L 1091に記載されているA−1法(45度ミクロバーナー法)に準じて難燃性を測定した。なお、残炎が3秒以内の場合を合格と判定した。
<Flame retardancy>
Using a processing solution prepared by diluting the polyurethane resin aqueous dispersion obtained in the above Examples and Comparative Examples so that 15% by mass of the polyurethane resin is contained in a commercially available felt, padding processing is performed at 60% reduction rate, and then 140 ° C. And dried for 3 minutes to obtain a resin-processed cloth. About the obtained resin-processed cloth, the flame retardance was measured according to A-1 method (45 degree micro burner method) described in JISL1091. In addition, the case where the afterflame was less than 3 seconds was determined as pass.
<安定性>
pH4.0の酸性水溶液を調製し、ポリウレタン樹脂分散液中に10質量%となるよう添加した。次いで、撹拌羽を用いて均一になるまで混合した後、溶液をナイロン濾布を用いて濾過し、蓋付のガラス瓶に移した。ガラス瓶の蓋を閉めた状態で、50℃の恒温槽内で1週間静置した。1週間後、溶液底の沈降物および溶液中の凝集物の有無を、目視により確認して、沈降物および凝集物を生じていないものを合格(○)とした。
<Stability>
An acidic aqueous solution of pH 4.0 was prepared and added to the polyurethane resin dispersion so as to be 10% by mass. The solution was then filtered using a nylon filter cloth and transferred to a covered glass bottle after mixing until uniform using a stirring blade. In the state which closed the lid | cover of the glass bottle, it left still for 1 week in a 50 degreeC thermostat. After one week, the sediment at the bottom of the solution and the presence or absence of aggregates in the solution were visually confirmed, and those without precipitate and aggregates were regarded as pass (o).
<塗膜柔軟性>
増粘剤により、10,000〜30,000mPa程度に増粘させたポリウレタン樹脂を、市販の不織布に乾燥後の厚みが0.1mmとなるように片面に塗布し、120℃で1時間乾燥させた不織布の触感を下記の基準で官能評価した。
○:ごわつきがなく、不織布の風合いが損なわれない。
△:ごわつきが少しあるが、樹脂の割れは生じない。
×:ごわつきが大きく、屈曲させたときに樹脂の割れが生じる。
<Film flexibility>
A polyurethane resin thickened to about 10,000 to 30,000 mPa with a thickener is applied to one side of a commercially available non-woven fabric so that the thickness after drying is 0.1 mm, and dried at 120 ° C. for 1 hour The feel of the non-woven fabric was evaluated on the basis of the following criteria.
○: There is no stiffness and the texture of the non-woven fabric is not impaired.
Fair: There is a slight wrinkling but no cracking of the resin occurs.
X: Large stiffness, resin cracking occurs when bent.
上記表1に記載した結果からも明らかなように、本発明のノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物を含有する処理液で加工した樹脂加工布が、充分な難燃性を有すること、及び、本発明のノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物が、酸性溶液中で安定性に優れていることが実証された。 As apparent from the results described in Table 1 above, a resin-processed cloth processed with a treatment liquid containing the nonionic aqueous polyurethane resin composition of the present invention has sufficient flame retardancy, and the present invention It was demonstrated that the nonionic waterborne polyurethane resin composition of the present invention is excellent in stability in an acidic solution.
本発明のノニオン性水系ポリウレタン樹脂組成物は、酸性条件下で安定であると共に塗膜の柔軟性に優れている上、リン系化合物の使用量が少ないにもかかわらず難燃性にも優れており、特殊衣料用、自動車、航空機、バス、鉄道車両等の輸送車両の内装用、家具用(椅子、ソファ、カーテン、タンスなど)、住宅の他、ホテル、映画館、公民館等の公共施設に使用する建材用、或いは塗料用としてのみならず、電子回路基板材料などの用途にも好適であるので、産業上極めて有意義である。 The nonionic water-based polyurethane resin composition of the present invention is stable under acidic conditions and is excellent in flexibility of a coating film, and is also excellent in flame retardancy despite the use of a small amount of phosphorus compound. For special clothing, for interiors of transport vehicles such as cars, aircraft, buses and railway cars, for furniture (chair, sofa, curtains, closets, etc.), as well as for housing, public facilities such as hotels, cinemas and public halls. Since it is suitable not only for building materials to be used or for paints, but also for applications such as electronic circuit board materials, it is extremely industrially significant.
Claims (6)
平均組成式(I):
但し、上式における、nは2.6〜10の数を表し、mは0又は1を表し、Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はフェニル基を表し、Aは単結合、−C(CH3)2−、−SO2−、−S−又は−O−を表す。 An nonionic group characterized by containing at least one compound selected from an isocyanate group-containing urethane prepolymer having a nonionic group and a phosphorus-based compound represented by the following average composition formula (I): Aqueous urethane resin composition;
Average composition formula (I):
However, in the above formula, n represents a number of 2.6 to 10, m represents 0 or 1, R independently represents a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group, A represents a single bond, -C (CH 3) 2 -, - SO 2 -, - S- or an -O-.
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